ลองจินตนาการดูผ่านกล้องจุลินทรีย์ ตัวอย่างชีวภาพเล็กๆ เมื่อคุณเพิ่มขนาดใหญ่ภาพจะใหญ่ขึ้น แต่จะขัดไปเรื่อยๆที่ไม่นําเสนอรายละเอียดที่สามารถสังเกตได้เพิ่มเติมปรากฏการณ์นี้ที่เรียกว่า "การขยายเปล่า" ในกล้องจุลทรรศน์ ไม่เพียงแต่เสียเวลาสังเกตที่คุ้มค่า แต่ยังอาจนําไปสู่การตีความผิดของผลการทดลองสิ่งที่ทําให้การเลื่อนขนาดเปล่าและนักวิจัยสามารถหลีกเลี่ยงมันได้อย่างไร เพื่อให้ได้ภาพจุลินทรีย์ที่ชัดเจนและน่าเชื่อถือ
บทความนี้พิจารณาสาเหตุของการขยายที่ว่างเปล่า หลักเกณฑ์ในการระบุมัน และวิธีปฏิบัติในการป้องกันมัน เพื่อช่วยผู้ใช้เข้าใจเครื่องจุลทรรศน์ให้ดีขึ้นเพื่อการสังเกตที่ดีที่สุด
เพื่อจะเข้าใจการขยายที่ว่างเปล่า เราต้องรีวิวหลักของกล้องจุลทรรศน์โดยการปรับขนาดรวมเป็นผลผลของกําลังปรับขนาดของส่วนประกอบทั้งสองส่วนตัวอย่างเช่น เป้าหมายขนาด 40× ที่คู่กับเล่ม 10× จะให้ผลการขยายขนาดรวมถึง 400× อย่างไรก็ตาม การขยายขนาดเพียงลําพังก็ไม่เพียงพอ - ความละเอียดจะกําหนดคุณภาพภาพภาพ
ความละเอียด (resolution) หมายถึงความสามารถของกล้องจุลทรรศน์ในการแยกระหว่างวัตถุสองชิ้นที่อยู่ใกล้เคียงกัน ความละเอียดที่สูงขึ้นทําให้สามารถสังเกตรายละเอียดที่ละเอียดมากขึ้น ตามเกณฑ์เรย์ลีระยะทางที่สามารถแยกได้อย่างน้อย (d) ระหว่างวัตถุสองตัวประมาณเท่ากับ 0.6 เท่าของความยาวคลื่นของแสง นั่นหมายความว่าความละเอียดจะแตกต่างกันตามความยาวคลื่นของการสังเกต เช่น
ตามนุษย์โดยทั่วไปไม่สามารถแก้ไขโครงสร้างที่เล็กกว่า 0.1-0.25 มิลลิเมตร มิกรอสโคปขยายตัวตัวอย่างไปยังช่วงที่สามารถสังเกตได้หรือความยาวคลื่นสีแดงต้องการกล้องกล้องจุลทรรศน์ดิจิตอล (เนื่องจากตามนุษย์ไม่สามารถรับรู้มันโดยตรง), แสงสีขาวอนุญาตให้การสังเกตโดยตรง
อพริเกรตจํานวน (NA) วัดความสามารถในการรวบรวมแสงและความละเอียดของเป้าหมาย. กําหนดเป็น n × sin α (n = อัตราการหดของสื่อและ α = ครึ่งมุมเปิดของเป้าหมาย)NA เพิ่มขึ้นกับมุมเปิด, เพิ่มความละเอียด. เนื่องจากมุมช่องเปิดไม่สามารถเกิน 90 ° และดัชนีการหดของอากาศ ≈1, เป้าหมายแห้งมักมีค่า NA <1. เป้าหมายการดําน้ํามัน (ที่มีดัชนีการหด ≈1.4) ปรับปรุง NA และการแก้ไข.
ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์และการเลื่อนขนาดมีความพึ่งพากันและกัน โดยทั่วไปเป้าหมายพลังงานต่ํามีค่า NA ที่เล็กกว่าและความละเอียดต่ํากว่า ในขณะที่เป้าหมายพลังงานสูงมี NA ที่ใหญ่กว่า (เช่นเป้าหมายอากาศ 40 × โดยทั่วไปมี NA = 0.8) อย่างไรก็ตาม ขอบเขตบนของ NA จํากัดการขยายที่มีประสิทธิภาพ
ระยะการขยายที่ใช้ได้ (UMR) แสดงถึงระยะการขยายที่กล้องจุลินทรีย์ให้รายละเอียดที่มีความหมายสําหรับความยาวคลื่นและค่า NA ที่ได้รับการขยายขนาดเกินระยะนี้ เพียงแค่ขยายภาพโดยไม่เปิดเผยรายละเอียดใหม่.
| ความยาวคลื่นแสง (λ, nm) | ระยะการขยายที่ใช้ได้ (UMR) |
|---|---|
| 550 (แสงสีขาว) | 500 × NA < UMR < 1,000 × NA |
| 400 (แสงสีม่วง) | 700 × NA < UMR < 1,400 × NA |
| 340 (แสง UV) | 800 × NA < UMR < 1,600 × NA |
| NA | 550nm (สีขาว) | 400nm (สีม่วง) | 340nm (UV) |
|---|---|---|---|
| 0.95 | 475 × 950 × | 665 × ₹ 1,330 × | 760 × 1,520 × |
| 1.0 | 500 × 1,000 × | 700 × 1,400 × | 800 × 1,600 × |
| 1.3 | 650 × 1,300 × | 910 × 1 820 × | 1,040 × ₹ 2,080 × |
| 1.4 | 700 × 1,400 × | 980 × 1 960 × | 1, 120 × 2,240 × |
ตัวอย่างเช่น เป้าหมาย 1.4 NA ที่ใช้แสงขาวมี UMR 700 × 1,400 × การกําหนดการขยายเป็น 2,000 × จะเพียงแค่ขยายภาพโดยไม่เปิดเผยรายละเอียดเพิ่มเติม ซึ่งอาจทําให้ความมืด
ระบบกล้องจุลินทรีย์ดิจิตอลบางระบบประกาศการขยายขนาดสูงมาก. อย่างไรก็ตาม, ไมโครสโกปแสงที่มองเห็นโดยทั่วไปไม่สามารถมีประสิทธิภาพเกินการขยายขนาด 2,000 × (สําหรับเป้าหมาย 1.4 NA).การขยายขนาดใด ๆ มากกว่านี้ถือว่าเป็นการขยายขนาดเปล่า - เพิ่มขนาดภาพโดยไม่เปิดเผยรายละเอียดเพิ่มเติม.
มิกรอสโคป ยัง เป็น เครื่องมือ ที่ มี ประสิทธิภาพ ในการ สํารวจ โลก มิกรอสโคป แต่ ประสิทธิภาพ ของ มัน ขึ้น อยู่ กับ การ ใช้ อย่าง ถูก ต้องการเข้าใจความละเอียดและหลักการ UMR ช่วยนักวิจัยหลีกเลี่ยงการขยายเปล่า, ภาพที่น่าเชื่อถือ. เมื่อเลือก optics, พิจารณาค่า NA, ความยาวคลื่น, และความต้องการการทดลองเพื่อให้แน่ใจว่า magnification อยู่ภายในช่วงที่มีประสิทธิภาพ.การสังเกตแบบกล้องจุลินทรีย์ มุ่งค่าความชัดเจนมากกว่าการขยาย - เพียงด้วยการเลือกอย่างรู้เฉพาะเท่านั้นที่นักวิจัยสามารถเปิดเผยความลึกลับของกล้องจุลินทรีย์ได้อย่างแท้จริง.
